(57)【要約】  入力された電気信号の電圧を増幅して出力する増幅器（ＡＭＰ１）と，入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第１検波信号を出力する第１検波回路（Ｄｅｔ１）と，入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第２検波信号を出力する第２検波回路（Ｄｅｔ２）と、第１検波信号および第２検波信号が入力されて，それぞれの検波信号の電流値が加算された電流値を有する第３検波信号を出力する電流加算回路（ＳＵＭ１）とを備え，検波すべき入力信号が分配されて，その一方が第１検波回路（Ｄｅｔ１）に入力されるとともに，他方が増幅器（ＡＭＰ１）を介して第２検波回路（Ｄｅｔ２）に入力されることを特徴とする検波装置とする。ダイナミックレンジの広い検波装置ならびにそれを用いた増幅装置，送信装置および通信装置が得られる。
2011024846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電気信号の電圧を増幅して出力する増幅器と、
入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第１検波信号を出力するトランスリニア型の第１検波回路と、
入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第２検波信号を出力するトランスリニア型の第２検波回路と、
前記第１検波信号および前記第２検波信号が入力されて、それぞれの検波信号の電流値が加算された電流値を有する第３検波信号を出力する電流加算回路とを備え、
検波すべき入力信号が分配されて、その一方が前記第１検波回路に入力されるとともに、他方が前記増幅器を介して前記第２検波回路に入力されることを特徴とする検波装置。
【請求項２】
前記入力信号は差動信号であることを特徴とする請求項１に記載の検波装置。
【請求項３】
前記第１検波回路および第２検波回路の各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタである第１〜第４のトランジスタと、Ｐチャネル電界効果トランジスタである第５〜第９のトランジスタとを備え、
前記第１および第５のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第２および第６のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第４および第８のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第１のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、
前記第２のトランジスタのボディ端子と前記第１のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
前記第２のトランジスタのゲート端子と前記第３のトランジスタのゲート端子とが接続されており、
前記第３のトランジスタのボディ端子と前記第４のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
前記第４のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、
前記第５，第８および第９のトランジスタのゲート端子と前記第９のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
前記第６および第７のトランジスタのゲート端子と前記第６のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
第１〜第４のトランジスタのソース端子が基準電位に、第５〜第９のトランジスタのソース端子が電源電位にそれぞれ接続され、
前記第９のトランジスタのドレイン端子が抵抗を介して基準電位に接続され、
前記第４のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の一方が入力されるとともに、前記第１のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の他方が入力され、
前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士を接続する線路から前記第１検波信号または前記第２検波信号が出力されることを特徴とする請求項２に記載の検波装置。
【請求項４】
前記第３検波信号が入力されて、該第３検波信号の電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する第４検波信号を出力する電流−電圧変換回路をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の検波装置。
【請求項５】
入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、
該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第３検波信号を出力する請求項１に記載の検波装置と、
前記第３検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項６】
入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、
該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第４検波信号を出力する請求項４に記載の検波装置と、
前記第４検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項７】
送信回路に請求項５または請求項６に記載の増幅装置を介してアンテナが接続されていることを特徴とする送信装置。
【請求項８】
送信回路に請求項５または請求項６に記載の増幅装置を介してアンテナが接続されており、該アンテナに受信回路が接続されていることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検波装置ならびにそれを用いた増幅装置，送信装置および通信装置に関するものであり、特に、ダイナミックレンジの広い検波装置ならびにそれを用いた増幅装置，送信装置および通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の検波装置としては、差動増幅器で構成したミキサが広く用いられている。また、ダイオードを用いた検波装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−258121号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、１対の差動増幅器では10ｄＢ程度のダイナミックレンジしか得られないため、例えば60ｄＢ程度のダイナミックレンジを得るためには多数対の差動増幅器を使用する必要があり、回路規模および消費電力が増大するという問題があった。また、特許文献１にて提案された検波装置は、複数の抵抗をスイッチで切り替えることでダイナミックレンジを広くしているが、入力電力が指数関数的に変化すると検波電圧も指数関数的に変化してしまい、その後の信号処理が困難であるという問題があった。【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ダイナミックレンジが広い検波装置ならびにそれを用いた増幅装置，送信装置および通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の検波装置は、入力された電気信号の電圧を増幅して出力する増幅器と、入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第１検波信号を出力するトランスリニア型の第１検波回路と、入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第２検波信号を出力するトランスリニア型の第２検波回路と、前記第１検波信号および前記第２検波信号が入力されて、それぞれの検波信号の電流値が加算された電流値を有する第３検波信号を出力する電流加算回路とを備え、検波すべき入力信号が分配されて、その一方が前記第１検波回路に入力されるとともに、他方が前記増幅器を介して前記第２検波回路に入力されることを特徴とするものである。【０００７】
本発明の第２の検波装置は、前記第１の検波装置において、前記入力信号が差動信号であることを特徴とするものである。【０００８】
本発明の第３の検波装置は、前記第２の検波装置において、前記第１検波回路および第２検波回路の各々が、Ｎチャネル電界効果トランジスタである第１〜第４のトランジスタと、Ｐチャネル電界効果トランジスタである第５〜第９のトランジスタとを備え、前記第１および第５のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第２および第６のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第４および第８のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第１のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、前記第２のトランジスタのボディ端子と前記第１のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、前記第２のトランジスタのゲート端子と前記第３のトランジスタのゲート端子とが接続されており、前記第３のトランジスタのボディ端子と前記第４のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、前記第４のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、前記第５，第８および第９のトランジスタのゲート端子と前記第９のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、前記第６および第７のトランジスタのゲート端子と前記第６のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、第１〜第４のトランジスタのソース端子は基準電位に、第５〜第９のトランジスタのソース端子は電源電位にそれぞれ接続され、前記第９のトランジスタのドレイン端子が抵抗を介して基準電位に接続され、前記第４のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の一方が入力されるとともに、前記第１のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の他方が入力され、前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士を接続する線路から前記第１検波信号または前記第２検波信号が出力されることを特徴とするものである。【０００９】
本発明の第４の検波装置は、前記第１乃至第３のいずれかの検波装置において、前記第３検波信号が入力されて、該第３検波信号の電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する第４検波信号を出力する電流−電圧変換回路をさらに備えることを特徴とするものである。【００１０】
本発明の第１の増幅装置は、入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第３検波信号を出力する前記第１の検波装置と、前記第３検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とするものである。【００１１】
本発明の第２の増幅装置は、入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第４検波信号を出力する前記第４の検波装置と、前記第４検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とするものである。【００１２】
本発明の送信装置は、送信回路に前記第１または第２の増幅装置を介してアンテナが接続されていることを特徴とするものである。【００１３】
本発明の通信装置は、送信回路に前記第１または第２の増幅装置を介してアンテナが接続されており、該アンテナに受信回路が接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の検波装置によれば、ダイナミックレンジの広い検波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例の検波装置を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１における第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２の構成例を模式的に示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の例の増幅装置を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の第３の例の送信装置を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態の第４の例の通信装置を模式的に示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態の第１の例の検波装置ならびにそれに用いられる第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２の検波特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の検波装置ならびにそれを用いた増幅装置，送信装置および通信装置を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明の実施の形態の第１の例の検波装置を示すブロック図である。図２は図１に示す第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２の構成例を模式的に示す回路図である。
【００１８】
本例の検波装置は、図１に示すように、差動信号入力端子Ｐ１，Ｐ２と、出力端子Ｐ３と、増幅器ＡＭＰ１と、第１検波回路Ｄｅｔ１と、第２検波回路Ｄｅｔ２と、電流加算回路ＳＵＭ１と、電流−電圧変換回路ＣＯＮ１とを備えている。
【００１９】
検波すべき入力信号は、差動信号入力端子Ｐ１，Ｐ２に入力される。入力された差動信号の一方は第１検波回路Ｄｅｔ１に入力される。入力された差動信号の他方は、増幅器ＡＭＰ１に入力されて所定の増幅率で電圧増幅された後に、第２検波回路Ｄｅｔ２へ入力される。第１検波回路Ｄｅｔ１は、入力された電気信号の電圧に応じた電流値を有する第１検波信号を出力する。第２検波回路Ｄｅｔ２は、入力された電気信号の電圧に応じた電流値を有する第２検波信号を出力する。第１検波信号および第２検波信号は、電流加算回路ＳＵＭ１に入力される。電流加算回路ＳＵＭ１は、第１検波信号および第２検波信号を加算して、第１検波信号の電流値と第２検波信号の電流値とが加算された電流値を有する第３検波信号を出力する。電流−電圧変換回路ＣＯＮ１は、第３検波信号が入力されて、第３検波信号の電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する第４検波信号を出力端子Ｐ３へ出力する。
【００２０】
第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２は、どちらもトランスリニア型の検波回路であり、図２に示す同一の回路構成および同一の電気特性を有している。第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２は、入力された信号の電圧が検波可能範囲内のときは電圧に対してほぼ１次関数的に変化し、入力された信号の電圧が検波可能最大値を超えると次第に飽和するような電流を有する第１検波信号または第２検波信号を出力する。電流加算回路ＳＵＭ１は２つの入力信号の電流を加算して得られる電流を有する電気信号を出力する回路であり、例えばオペアンプを使用したものがよく知られている。電流−電圧変換回路ＣＯＮ１は、電流−電圧変換機能を備えるとともに、入力電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する信号を出力する回路であり、例えば、既存の電流電圧変換回路と対数増幅回路とを組み合わせて構成することができる。電流電圧変換回路および対数増幅回路は、どちらもオペアンプを使用したものが知られている。
【００２１】
このような構成を備える本例の検波装置によれば、検波すべき入力信号の一方は第１検波回路Ｄｅｔ１に入力され、入力信号の他方は増幅器ＡＭＰ１に入力されて、所定の増幅率で増幅された後に、第２検波回路Ｄｅｔ２に入力される。
【００２２】
入力信号の電圧が第１検波回路Ｄｅｔ１の検波可能最小電圧よりも小さく、且つ増幅器ＡＭＰ１で増幅された信号の電圧が第２検波回路Ｄｅｔ２の検波可能範囲内であるときは、第１検波回路Ｄｅｔ１からの第１検波信号は出力されないが、入力信号の電圧に応じた電流値を有する第２検波信号が第２検波回路Ｄｅｔ２から出力される。そして、入力信号の電圧に応じた電流値を有する第３検波信号が電流加算回路ＳＵＭ１から出力され、入力信号の電圧に応じた電圧値を有する第４検波信号が電流−電圧変換回路ＣＯＮ１から出力される。
【００２３】
入力信号の電圧が第１検波回路Ｄｅｔ１の検波可能範囲であり、且つ増幅器ＡＭＰ１で増幅された信号の電圧が第２検波回路Ｄｅｔ２の検波可能範囲であるときは、入力信号の電圧に応じた電流値を有する第１検波信号および第２検波信号が出力される。そして、第１検波信号と第２検波信号とが加算されて、入力信号の電圧に応じた電流値を有する第３検波信号が電流加算回路ＳＵＭ１から出力され、入力信号の電圧に応じた電圧値を有する第４検波信号が電流−電圧変換回路ＣＯＮ１から出力される。
【００２４】
入力信号の電圧が第１検波回路Ｄｅｔ１の検波可能範囲であり、且つ増幅器ＡＭＰ１で増幅された入力信号の電圧が第２検波回路Ｄｅｔ２の検波可能最大値よりも大きいときには、第１検波信号は入力信号の電圧に応じた電流値を有するが、第２検波信号は飽和して入力信号の電圧によらず一定の電流値となる。そして、第１検波信号と第２検波信号とが加算されて、入力信号の電圧に応じた電流値を有する第３検波信号が電流加算回路ＳＵＭ１から出力され、入力信号の電圧に応じた電圧値を有する第４検波信号が電流−電圧変換回路ＣＯＮ１から出力される。
【００２５】
このようにして、検波可能な入力信号の電圧範囲が増加するので、ダイナミックレンジの広い検波装置を得ることができる。なお、第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２の検波可能な電圧範囲の最小値と最大値との比に等しくなるように増幅器ＡＭＰ１の増幅率を設定することにより、第２検波回路Ｄｅｔ２から出力される第２検波信号が飽和すると同時に第１検波回路Ｄｅｔ１から入力信号に応じた第１検波信号を出力させることができる。よって、連続して検波可能なダイナミックレンジが最大となり、第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２のダイナミックレンジをそのまま加算した広いダイナミックレンジを有する検波装置を得ることができる。
【００２６】
また、本例の検波装置は、第１検波信号および第２検波信号は入力された電気信号の電圧に応じた電流値を有しており、これら２つの電流値を加算回路ＳＵＭ１で加算して第３の検波信号を生成している。例えば、第１検波信号および第２検波信号の電圧値を利用し、これらを加算して第３検波信号を得る場合、電圧を高精度に加算するためには、電圧参照回路や温度補償回路といった補償回路が必要となる。これに対し、本例の検波装置によれば、第１検波信号および第２検波信号の電流値を加算することから、電圧値を加算する場合に比べて容易に正確に加算することができるため、単純な構成の電流加算回路ＳＵＭ１を使用することができる。これにより、構成が単純で小型の検波装置を得ることができる。
【００２７】
図２は、図１に示す検波装置における第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２の構成を示す回路図である。第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２は、図２に示すように、それぞれソース端子が基準電位（グランド電位）Ｖｓｓに接続される第１〜第４のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４と、それぞれソース端子が電源電位に接続される第５〜第９のトランジスタＴｒ５〜Ｔｒ９と、第10および第11のトランジスタＴｒ10，Ｔｒ11とを備えている。なお、第１〜第４，第10および第11のトランジスタはＮチャネル電界効果トランジスタであり、第５〜第９のトランジスタはＰチャネル電界効果トランジスタである。
【００２８】
そして、第１のトランジスタＴｒ１のドレイン端子と前記第５のトランジスタＴｒ５のドレイン端子とが接続されており、第２のトランジスタＴｒ２のドレイン端子と第６のトランジスタＴｒ６のドレイン端子とが接続されている。また、第３のトランジスタＴｒ３のドレイン端子と第７のトランジスタＴｒ７のドレイン端子とが接続されており、第４のトランジスタＴｒ４のドレイン端子と第８のトランジスタＴｒ８のドレイン端子とが接続されている。第９のトランジスタＴｒ９のドレイン端子は抵抗Ｒ３を介して基準電位（グランド電位）Ｖｓｓに接続されている。
【００２９】
また、第５，第８および第９のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ８，Ｔｒ９のゲート端子が第９のトランジスタＴｒ９のドレイン端子に接続されて、カレントミラー回路が構成されている。また、第６および第７のトランジスタＴｒ６，Ｔｒ７のゲート端子が第６のトランジスタＴｒ６のドレイン端子に接続されて、カレントミラー回路が構成されている。
【００３０】
さらに、第１のトランジスタＴｒ１のボディ端子が第１のトランジスタＴｒ１のソース端子に接続されている。また、第２のトランジスタＴｒ２のボディ端子が第１のトランジスタＴｒ１のドレイン端子に接続されている。また、第３のトランジスタＴｒ３のボディ端子が前記第４のトランジスタＴｒ４のドレイン端子に接続されている。また、第４のトランジスタＴｒ４のボディ端子が第４のトランジスタＴｒ４のソース端子に接続されている。また、第２のトランジスタＴｒ２のゲート端子が第３のトランジスタＴｒ３のゲート端子に接続されている。
【００３１】
またさらに、第10のトランジスタＴｒ10のドレイン端子が抵抗Ｒ１を介して電源電圧に接続され、第10のトランジスタＴｒ10のソース端子はグランド電位に接続される。また第10のトランジスタＴｒ10のゲート端子とドレイン端子とが接続されている。このような回路構成によると、抵抗Ｒ１の値によって、第10のトランジスタＴｒ10のゲート電位が決定される。また、第10のトランジスタＴｒ10のゲート端子は、抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ６の直列接続回路を介して基準電位（グランド電位）Ｖｓｓに接続されているとともに、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ７の直列接続回路を介して基準電位（グランド電位）Ｖｓｓに接続されている。そして、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７との接続点が第１のトランジスタＴｒ１のゲート端子に接続されており、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６との接続点が第４のトランジスタＴｒ４のゲート端子に接続されている。抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６とで電圧分圧回路が構成されており、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７とで電圧分圧回路が形成されているので、第10のトランジスタＴｒ10のゲート電位を分圧したバイアス電圧が、第１のトランジスタＴｒ１のゲート端子および第４のトランジスタＴｒ４のゲート端子にそれぞれ供給される。
【００３２】
同様に、第11のトランジスタＴｒ11のドレイン端子が抵抗Ｒ２を介して電源電圧に接続され、第11のトランジスタＴｒ11のソース端子はグランド電位に接続される。また第11のトランジスタＴｒ11のゲート端子とドレイン端子とが接続されている。このような回路構成によると、抵抗Ｒ２の値によって、第11のトランジスタＴｒ11のゲート電位が決定される。また、第11のトランジスタＴｒ11のゲート端子は、抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の直列接続回路を介して基準電位（グランド電位）Ｖｓｓに接続されている。そして、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９との接続点が第２のトランジスタＴｒ２のゲート端子および第３のトランジスタＴｒ３のゲート端子に接続されている。抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９とで電圧分圧回路が構成されているので、第11のトランジスタＴｒ11のゲート電位を分圧したバイアス電圧が、第２のトランジスタＴｒ２のゲート端子および第３のトランジスタＴｒ３のゲート端子にそれぞれ供給される。
【００３３】
また、第９のトランジスタＴｒ９のソース端子は電源電圧に、ドレイン端子は抵抗Ｒ３を介して基準電位（グランド電位）Ｖｓｓに接続される。よって、抵抗Ｒ３によって第９のトランジスタＴｒ９を流れる基準電流Ｉｂが決められ、その基準電流Ｉｂが、カレントミラー回路を構成する第５のトランジスタＴｒ５，第８のトランジスタＴｒ８にそれぞれコピーされる。また、第９のトランジスタＴｒ９のドレイン端子は基準電流入力端子Ｐ７に接続されており、基準電流入力端子Ｐ７から入力される参照電流によって基準電流Ｉｂを調整することができる。
【００３４】
また、入力端子Ｐ４が第４のトランジスタＴｒ４のゲート端子に接続されており、入力端子Ｐ５が第１のトランジスタＴｒ１のゲート端子に接続されており、出力端子Ｐ６が第３のトランジスタＴｒ３のドレイン端子および第７のトランジスタＴｒ７のドレイン端子を接続する線路に接続されている。そして、入力端子Ｐ４を介して第４のトランジスタＴｒ４のゲート端子に差動信号の一方が入力されるとともに、入力端子Ｐ５を介して第１のトランジスタＴｒ１のゲート端子に差動信号の他方が入力され、第３のトランジスタＴｒ３のドレイン端子および第７のトランジスタＴｒ７のドレイン端子を接続する線路から出力端子Ｐ６を介して第１検波信号または第２検波信号が出力される。
【００３５】
このようにして、入力端子Ｐ４に与えられた差動入力信号の一方の電圧Ｖｐと、抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ６から成る分圧回路からのバイアス電圧Ｖｂとが第４のトランジスタＴｒ４のゲートに印加される。また、入力端子Ｐ５に与えられた差動入力信号の他方の電圧Ｖｎと、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ７から成る分圧回路からのバイアス電圧Ｖｂとが第１のトランジスタＴｒ１のゲートに印加される。そして、第２のトランジスタＴｒ２および第３のトランジスタＴｒ３のゲートには、抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９から成る分圧回路からバイアス電圧Ｖｃが印可される。
【００３６】
このような構成を備えるトランスリニア型の第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２においては、第１のトランジスタＴｒ１のドレイン端子と第２のトランジスタＴｒ２のボディ端子とを接続することで，第２のトランジスタＴｒ２のドレイン電流Ｉ２は、式(1)で表されるように、Ｖｂ，ＶｃおよびＶｐに比例する電流が得られる。
Ｉ３∝Ｉｂ・ｅｘｐ（Ｖｂ−Ｖｃ）・ｅｘｐ（Ｖｎ）…(1)
同様に、第４のトランジスタＴｒ４のドレイン端子と第３のトランジスタＴｒ３のボディ端子とを接続することで，第３のトランジスタＴｒ３を流れるドレイン電流Ｉ２は、式(2)で表されるように、Ｖｂ，ＶｃおよびＶｐに比例する電流が得られる。
Ｉ２∝Ｉｂ・ｅｘｐ（Ｖｂ−Ｖｃ）・ｅｘｐ（Ｖｐ）…(2)
ここで、第２のトランジスタＴｒ２のドレイン電流Ｉ２は、第６および第７のトランジスタＴｒ６，Ｔｒ７によって構成されるカレントミラー回路によりコピーされて、第７のトランジスタＴｒ７のドレイン電流もＩ２と等しくなる。よって、第３のＮチャンネル電界効果トランジスタＴｒ３のドレイン端子と第７のトランジスタＴｒ７のドレイン端子との接続点において、キルヒホッフの電流則によって、出力端子Ｐ６へＩ２−Ｉ３の電流が流れることになる。よって、式(3)が得られる。
Ｉ２−Ｉ３∝Ｉｂ・ｅｘｐ（Ｖｂ−Ｖｃ）・｛ｅｘｐ（Ｖｎ）−ｅｘｐ（Ｖｐ）｝…(3)
また、テーラー展開と、入力信号が差動信号であるためＶｐ＝−Ｖｎであることとを利用すると、式(3)の右辺は、−２Ｉｂ・ｅｘｐ（Ｖｂ−Ｖｃ）・Ｖｐと近似できる。これにより、入力された電気信号の電圧Ｖｐに対してほぼ一次関数的に変化する電流Ｉ２−Ｉ３を有する第１検波信号および第２検波信号が得られることがわかる。
【００３７】
また、第１のトランジスタＴｒ１のゲート端子および第４のＮチャネ電界効果トランジスタＴｒ４のゲート端子に印加されるバイアス電圧Ｖｂと、第２のトランジスタＴｒ２のゲート端子および第３のトランジスタＴｒ３のゲート端子に印加されるバイアス電圧Ｖｃと、また基準電流Ｉｂとを適宜調整することにより電流利得を調整することができる。
【００３８】
本例の検波装置によれば、入力された電気信号の電圧に対してほぼ一次関数的に変化する電流を有する第１検波信号および第２検波信号を電流加算して得られる第３検波信号が電流−電圧変換回路ＣＯＮ１に入力されて、第３検波信号の電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する第４検波信号が出力される。よって、本例の検波装置は、検波すべき入力信号の電圧に対してほぼ対数関数的に変化する電圧を有する第４検波信号を出力することができる。これにより、電圧が指数関数的に大きく変化する入力信号を検波可能であるとともに、入力信号の電圧が指数関数的に大きく変化しても出力信号の電圧の変化が大きくなりすぎない優れた特性を有する検波装置を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態の第２の例）
図３は本発明の実施の形態の第２の例の増幅装置を示す回路図である。本例の増幅装置は、図３に示すように、入力端子61と、出力端子62と、増幅部63と、分配回路64と、図１に示す検波装置65と、制御回路66とを備えている。増幅部61は、入力端子から入力された高周波信号を増幅して出力する。分配回路64は、増幅部61からの出力信号を出力端子62に向けて通過させるとともに、その一部が分配されて検波装置65に入力する。検波装置65は入力された電気信号の電圧に対数関数的に比例する電圧を有する第４検波信号を出力する。制御回路66は、入力された第４検波信号に基づいて増幅部63の増幅率を制御する制御信号を出力する。増幅部63に入力された制御信号によって増幅部63の利得が制御される。
【００４０】
このような構成を備える本例の増幅装置によれば、増幅部63からの出力信号を検波して得た振幅データに基づいて増幅部63の増幅率を制御することができるので、増幅部63からの出力信号の振幅を所望の値に調整することができる。また、ダイナミックレンジの広い小型で構成が単純な１つの検波装置65のみによって広い範囲の出力信号の検波をすることができるので、小型で構成が単純な増幅装置を得ることができる。
【００４１】
（実施の形態の第３の例）
図４は本発明の実施の形態の第３の例の送信装置を示すブロック図である。本例の送信装置は、図４に示すように、送信回路81が図３に示す増幅装置70を介してアンテナ82に接続されている。なお、図３に示す増幅装置70の入力端子61が送信回路81に接続されるとともに出力端子62がアンテナ82に接続されている。このような構成を備える本例の送信装置によれば、送信回路81から出力される送信信号を、小型で構成が単純な増幅装置70を用いて増幅することができるので、小型で構成が単純な送信装置を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態の第４の例）
図５は本発明の実施の形態の第４の例の通信装置の構成例を示すブロック図である。本例の通信装置は、図５に示すように、送信回路81が図３に示す増幅装置70を介してアンテナ82に接続されており、受信回路83がアンテナ82に接続されている。また、アンテナ82と送信回路81および受信回路83との間にはアンテナ共用回路84が挿入されている。なお、図３に示す増幅装置70の入力端子61が送信回路81に接続されるとともに出力端子62がアンテナ共用回路84に接続されている。このような構成を有する本例の通信装置によれば、送信回路81から出力される送信信号を、小型で構成が単純な増幅装置70を用いて増幅することができるので、小型で構成が単純な送信装置を得ることができる。
【実施例】
【００４３】
次に、本発明の検波装置の具体例について説明する。図１に示した実施の形態の第１の例の検波装置における電気特性を回路シミュレーションによって算出した。算出条件としては、周波数を０．８ＧＨｚとし、入力信号電力は−70ｄＢｍから＋10ｄＢｍとした。電界効果トランジスタはＰチャネル，ＮチャネルともにＭＯＳＦＥＴとした。【００４４】
その結果を図６（ｂ）に示す。また、第１検波回路Ｄｅｔ１または第２検波回路Ｄｅｔ２と、その出力側に接続した電流電圧変換回路ＣＯＮ１とだけで構成した回路の電気的特性のシミュレーション結果を図６（ａ）に示す。図６（ａ），（ｂ）に示すグラフにおいて、横軸は入力信号の電力であり、縦軸は出力信号の電圧である。【００４５】
図６（ａ）に示すグラフによれば、入力信号電力が＋10ｄＢｍから−20ｄＢｍにおいては出力電圧がほぼ直線的に増加し、その後はやがて出力電圧が飽和している。これにより、図２に示す構成を備える第１検波回路Ｄｅｔ１および第２検波回路Ｄｅｔ２は、それぞれ＋10ｄＢｍから−20ｄＢｍまで検波することができ、30ｄＢの広い入力ダイナミックレンジを有していることが分かる。また、指数関数的に大きく変化する入力電力に対して、出力電圧の変化が小さく抑えられていることがわかる。【００４６】
また、図６（ｂ）に示すグラフによれば、入力信号の電力が＋10ｄＢｍから−50ｄＢｍまで、出力電圧がほぼ直線的に変化している。これにより、図１に示す検波装置は、＋10ｄＢｍから−50ｄＢｍまで検波することができ、60ｄＢの入力ダイナミックレンジを有していることが分かる。また、指数関数的に大きく変化する入力電力に対して、出力電圧の変化が小さく抑えられていることがわかる。【００４７】
これらの結果より、30ｄＢの広い入力ダイナミックレンジを有する全く同一の検波回路を２つ使用して、さらに広い60ｄＢの入力ダイナミックレンジを有する検波装置が得られることがわかる。また、指数関数的に大きく変化する入力電力に対して、出力電圧の変化が小さく抑えられる検波装置が得られることがわかる。これにより、本発明の有効性が確認できた。
【符号の説明】
【００４８】
Ｔｒ１：第１のトランジスタ
Ｔｒ２：第２のトランジスタ
Ｔｒ３：第３のトランジスタ
Ｔｒ４：第４のトランジスタ
Ｔｒ５：第５のトランジスタ
Ｔｒ６：第６のトランジスタ
Ｔｒ７：第７のトランジスタ
Ｔｒ８：第８のトランジスタ
Ｔｒ９：第９のトランジスタ
Ｄｅｔ１：第１検波回路
Ｄｅｔ２：第２検波回路
ＡＭＰ１：増幅器
Ｖｄｄ：電源電圧
Ｖｓｓ：グランド電位
63：増幅部
65：検波装置
66：制御回路
70：増幅装置
81：送信回路
82：アンテナ
83：受信回路
【図１】
2011024846.tif 000003
【図２】
2011024846.tif 000004
【図３】
2011024846.tif 000005
【図４】
2011024846.tif 000006
【図５】
2011024846.tif 000007
【図６】
2011024846.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月26日(2012.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電気信号の電圧を増幅して出力する増幅器と、
入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第１検波信号を出力するトランスリニア型の第１検波回路と、
入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第２検波信号を出力するトランスリニア型の第２検波回路と、
前記第１検波信号および前記第２検波信号が入力されて、それぞれの検波信号の電流値が加算された電流値を有する第３検波信号を出力する電流加算回路とを備え、
検波すべき入力信号が分配されて、その一方が前記第１検波回路に入力されるとともに、他方が前記増幅器を介して前記第２検波回路に入力され、
前記入力信号は差動信号であり、
前記第１検波回路および第２検波回路の各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタである第１〜第４のトランジスタと、Ｐチャネル電界効果トランジスタである第５〜第９のトランジスタとを備え、
前記第１および第５のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第２および第６のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第４および第８のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、
前記第１のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、
前記第２のトランジスタのボディ端子と前記第１のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
前記第２のトランジスタのゲート端子と前記第３のトランジスタのゲート端子とが接続されており、
前記第３のトランジスタのボディ端子と前記第４のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
前記第４のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、
前記第５，第８および第９のトランジスタのゲート端子と前記第９のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
前記第６および第７のトランジスタのゲート端子と前記第６のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、
第１〜第４のトランジスタのソース端子が基準電位に、第５〜第９のトランジスタのソース端子が電源電位にそれぞれ接続され、
前記第９のトランジスタのドレイン端子が抵抗を介して基準電位に接続され、
前記第４のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の一方が入力されるとともに、前記第１のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の他方が入力され、
前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士を接続する線路から前記第１検波信号または前記第２検波信号が出力されることを特徴とする検波装置。
【請求項２】
前記第３検波信号が入力されて、該第３検波信号の電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する第４検波信号を出力する電流−電圧変換回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の検波装置。
【請求項３】
入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、
該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第３検波信号を出力する請求項１に記載の検波装置と、
前記第３検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項４】
入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、
該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第４検波信号を出力する請求項２に記載の検波装置と、
前記第４検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項５】
送信回路に請求項３または請求項４に記載の増幅装置を介してアンテナが接続されていることを特徴とする送信装置。
【請求項６】
送信回路に請求項３または請求項４に記載の増幅装置を介してアンテナが接続されており、該アンテナに受信回路が接続されていることを特徴とする通信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第１の検波装置は、入力された電気信号の電圧を増幅して出力する増幅器と、入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第１検波信号を出力するトランスリニア型の第１検波回路と、入力された電気信号の電圧に応じた電流を有する第２検波信号を出力するトランスリニア型の第２検波回路と、前記第１検波信号および前記第２検波信号が入力されて、それぞれの検波信号の電流値が加算された電流値を有する第３検波信号を出力する電流加算回路とを備え、検波すべき入力信号が分配されて、その一方が前記第１検波回路に入力されるとともに、他方が前記増幅器を介して前記第２検波回路に入力され、
前記入力信号は差動信号であり、前記第１検波回路および第２検波回路の各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタである第１〜第４のトランジスタと、Ｐチャネル電界効果トランジスタである第５〜第９のトランジスタとを備え、前記第１および第５のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第２および第６のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第４および第８のトランジスタのドレイン端子同士が接続されており、前記第１のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、前記第２のトランジスタのボディ端子と前記第１のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、前記第２のトランジスタのゲート端子と前記第３のトランジスタのゲート端子とが接続されており、前記第３のトランジスタのボディ端子と前記第４のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、前記第４のトランジスタにおいてボディ端子とソース端子とが接続されており、前記第５，第８および第９のトランジスタのゲート端子と前記第９のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、前記第６および第７のトランジスタのゲート端子と前記第６のトランジスタのドレイン端子とが接続されており、第１〜第４のトランジスタのソース端子は基準電位に、第５〜第９のトランジスタのソース端子は電源電位にそれぞれ接続され、前記第９のトランジスタのドレイン端子が抵抗を介して基準電位に接続され、前記第４のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の一方が入力されるとともに、前記第１のトランジスタのゲート端子に前記差動信号の他方が入力され、前記第３および第７のトランジスタのドレイン端子同士を接続する線路から前記第１検波信号または前記第２検波信号が出力されることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第２の検波装置は、前記第１の検波装置において、前記第３検波信号が入力されて、該第３検波信号の電流値に対して対数関数的に変化する電圧値を有する第４検波信号を出力する電流−電圧変換回路をさらに備えることを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第２の増幅装置は、入力された高周波信号を増幅して出力する増幅部と、該増幅部の出力信号の一部が入力されて前記第４検波信号を出力する前記第２の検波装置と、前記第４検波信号が入力されて前記増幅部の増幅率を制御する制御信号を出力する制御回路とを備えることを特徴とするものである。
【国際調査報告】
2011024846.tif 000009
2011024846.tif 000010